DE2900330A1

DE2900330A1 - Verfahren zur plasmaerzeugung in einem plasma-lichtbogen-generator und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2900330A1
Application number: DE19792900330
Authority: DE
Inventors: Gavriil D Agarkov; Valerij D Azbukin; Sergej E Gedzun; Jurij V Latasch; Garij A Melnik; Ljudmila G Odincova; Boris E Paton; Nikolaj P Pozdeev; Vladislav V Tetjuchin; Vasilij A Tkalitsch; Nikolaj A Tulin; Gennadij G Vedernikov; Oleg S Zabarilo
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1978-01-09
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1979-07-12
Also published as: PL115498B1; JPH0121600B2; PL212694A1; US4564740A; CS218814B1; GB2014412B; FR2414279B1; IT7919162A0; GB2014412A; IT1110815B; FR2414279A1; JPS54136193A; AR223162A1

Description

2300330

Institut elektrosvarki imenl E.O. Patona P 74 4o8-E-61

., ^ j λ , .τ, λ , · .„.„ 5. Jan. 1979

Akadeinii nauk Ukrainsko] SSSR

Kiew/UdSSR ^L/Kdg

VEHFAHEEH ZUR PLASMAERZETIGUHG IN DIIIEM ELASMA- -LICHTBOGEN-GENEEA0?OR UND VOERICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS

die

Die Erfindung bezieht eich auf Llektrome-

der

tallurgie,bei zur Erwärmung des Metalls in Schmelzöfen konzentrierte Wärmeenergie des Lichtbogens ausgenutzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Plasmaerzeugung in einem Plasma-Lichtbogen-Generator und eine Vorrichtung zur Plasma-Lichtbogen- Erzeugung.

Für die Zwecke der Torliegenden Erfindung stellt der Plasma-Lichtbogen-Generator eine Einrichtung dar, die zur Gewinnung eines Strahls von "kaltem" Plasma dient.

Die Plasma-Lichtbogen-Generatoren enthalten gewöhnlich ein wassergekühltes Gehäuse mit Düse und eine Zentralelektrode

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aus schwerschmelzbarem Metall wie Wolfram und Molybdän, das Emissionszuschläge aufweist. In den direktwirkenden Plasma-Lichtbogen-Generatoien wird das Arbeitsgas wie zum Beispiel Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Helium usw. in ein Plasma in der Lichtbogenentladung zwischen der schwerschmelzbaren Katode und dem zu bearbeitenden Werkstoff verwandelt, der als Anode dient.

In den indirektwirkenden Plasma-Lichtbogen-Generatoren wird das Plasma zwischen der Katode und Anode als schmale düse gebildet. Liner der Kennwerte des Plasma-Lichtbogen- -Generators durch den seine Lebensdauer bestimmt wird, ist die spezifische Erosion der Elektrode.

ide Leistung des Plasma-Lichtbogen-Generators wird im wesentlichen durch die Stromstärke des Lichtbogens beeinflußt. Bei Stromanstieg des Lichtbogens wird die Erwärmung der Elektrode intensiviert, da die letztere mit Elektronen und Ionen beschossen wird. Bei Stromanstieg

die
wächst zusammendrückende Wirkung des eigenen Magnetfeldes

und steigerpntüprechend an der Arbeitsfläche, besonders in aktiven Flecken, Stromdichte und Wärmeströme sprungartig an, was zur Temperaturerhöhung der Elektrode führt und deren Erosion intensiviert.

Die spezifisch Wärmeströme in Kichtung zur Katode sind

h so groß, daß die Oberflächenschicht des Katodenwerkstoffs ge-

zum Sieden (*obracht kann

schmolzen, und verspritzt werden wodurch, das Metall im Ofen verunreinigt wird.

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Somit ist die Verwendung von Plasma-Licht bog en- -Generatoren für große Arbeitsströme wegen kleiner Lebensdauer der Elektroden erschwert .

eines Ls ist bekannt, daß es zum sicheren Betrieb Plasma»

-Lichtbogen-Generators mit dem erforderlichen Strom des

die
Lichtbogens nötig ist, Querschnittflache der Elektroden proportional dem Strom des Lichtbogens (US PS 3.I3O.292) zu vergrößern.

Bei der Auswahl des Arbeitsstroms für Elektroden

ist zu mit vergrößerter Querschnibtflache ·. berücksichtig en, daß die Stromdichte an der Elektrode die Grenzwerte nicht überschreiten ¹^'^{1 p}f» die vom Emissionsvermögen des Werkstoffs · ' der Elektrode und von seinen wärme-physikalischen Eigenschaften abhängen. Wenn die t-tromdichte an der Elektrode den Grenzwert überschreitet, wird die Elektrode sehr schnell zerstört.

Der Haupfenachteil solcher Plasma-Licatbogen-Generatoren ist intensive Irosion der Elektrode bei großen Strömen infolge der zusammendrückenden Wirkung des eigenen Magnebfeldes des Lichtbogen«, die zu scharfer Vergrößerung der btromdichbe in aktiven Flecken führt.

KLMc Stromverminderung trägt nicht zur Verbesserung der Betriebskennwerte von Flasma-LL/chtbogen-Generatoren bei» weil bei geringen Strömen die Lichtbogen nicht? stabil brennen besonders bei Verwendung von Elektroden von großem Uiichmes-

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weil die
ser» Stromdichte in den aktiven Flecken ziemlich groß

bleibt.

Bekannt aind auch ein Verfahren zur Plasmaerzeugung in einem Plasma-Lichtbogen-üenerator und ein Plasma-Lichtbogen-Generator zur Durchführung des Verfahrens, - US-PS '> 'VVf¹ '520 in denen ^eln Hilfs-Gleichstrombogen angewendet _wi_ra..

Dieses Verfahren besteht darin, daß im Strom des Arbeitsgases zuerst der Hilfsbogen und dann der Hauptlichtbogen gezündet w rd . Beide Lichtbogen werden im Mektrodenraum gezündet, denn d._as üas auf bekannte Weise zugeführt wird, wobei dieses Gas dem Klektrodenraum kalt zuströmt.

eine Das kalte Gas gewährleistet Stabilität der Lage

der Hauptlichtbogensäule im Raum, aber/vermindert die Leitfähigkeit des l!.lektrodenraumes und stört die Stabilität des Stromdurchganges des Lichtbogens in diesem Raum.

Lei einer l'rhöhung des Stroms des iiauptlichtbogens treten nichtstationäre aktive Flectce auf» Um den Strom des Hauptlichtbogens zu erhöhen, muß man die Querschnittfläche der Elektrode vergrößern. ^fcrägb} ^er Schwachsbrom-Hilfsbogen

ei no ν '

zu bedeutenden Senkung der Erosion der Klektrode nicht bei.

Die bekannte Vorrichtung enthält ein wassergekühltes Gehäuse mit Düse und eine hohle Llektrode aus üchwerschmelzbarem Werkstoff, die Lm Gehäuse angeordnet ist und einen Zentralkanal besitzt.

Beim Betrieb brennt zwischen der hohlen KLektrode und der Düse der Hilfs-Gleichstrombogen» der zur Stabilisierung

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des Hauptlichtbogens dient. Das plasmabildende Gas wird in den Spalt zwischen der hohlen Elektrode und der Düse sowie in den Zentralkanal der hohlen Elektrode eingeführt.

Line solche Kombination dient zur lenkung der Erosion der

on
Elektrode bei Stromwert von mehr als 4000 A.

Diese konstruktive Ausführung des Plasma-Lichtbogen-Generators löst jedoch nicht vollkommen das Problem

der Senkung der Erosion der Elektrode, obwohl sie, in geeine

wissem Grad Stabilisierung der Richtung der Lichtbogensäule ermöglicht.

Da der Hilfslichtbogen, der zwischen der hohlen Elektrode und der Düse brennt, das kalte Gas im elektrodennahen Kaum erwärmt und ionisiert, erfolgt die Bildung '°Doppel-

es

lichtbogens, entstehen aktive Fleck© an der Oberfläche der

diese

Düse und darum wird intensiv zerstört.

Erscheinung der Doppellichtbogenbildung, die von ungeordneter Wanderung aktiver Flecken über die Oberfläche der Elektrode, der Düse und des zu erwärmenden Werkstoffs begleitet ^ist» führt zur Instabilität der Verbrennung des

von Hauptlichtbogens und zu spontaner Verschiebung dessen Säule

bezüglich der Längsachse des Düsenkanals.

Das kalte. Gas, das in den Zentralkanal der hohlen einftfif uhrt

Elektrode wird, vermindert die Leitfähigkeit des

eine

elektrodennahen Raumes und ruft Instabilität des Stromdurchganges des Lichtbogens in diesem Raum hervor.

Dies führt zur Erscheinung der Zusammendrückung der

Lichtbogenoäule und aktiver Flecke an der Oberfläche der

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Elektrode und zur deren erhöhten Ea?osioa_e Des¹ größere Teil der geladenen Teilchen, die zwa Stromdurehgang im elektrodennahen Raum erforderlich. sind_e wird durch Elektronenaustritt ^QUS der auf die hohe Temperatur ©swärmten Elektrode., gebildet» was auch einen erhöhten Feraehleiß der Elektrode verursacht»

Die se Faktoren begrenzen die Anwendungsmöglieh-

gebenen.

keiten des Plasma-Lichtbogen-Generators d^{er an}G^e konstruktiven Ausführung.

Der Erfindung liegt die Aufgab® gugmsdes, ein 1F©rfahr@n zur Plasmaerzeugung in einem Plasma-Liehtlbogen-ileneratOE «ad eine Yorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei denen durch zwangsläufig© Ladungserg@«guag im elektroden» nahen Itaum und durch Dezentralisierung d@s aktiven KLesks über die Arbeitsfläche der .falektrod© di© Stromdicht© und Wärmeströme an der Arbeitsfläche der Elektrode und deren Erosion veriaiadert werden sowie die Vnandes'uag dieses Fleeks und die Erosion der iXise irermieden xvird„

bei einem l>ie se Aufgabe wird, dadurch gelöst ₉ daß

fahren zur Plasmaerzeugung in @ inea PIaema=Lieht?bogen«=>G©xie2iaⁱfeOE_£

bei dem im Strom des Arbeitsgase® ein Hilfsbogen und anna ein HauptlichtIbogas gesundet wird₉ ©rfinäuags= gemäß das Gas for der ZwSuks la äoa Itlektroaonaahaa Haaa d®a

<^ ^genügende Hauptlictöbogens im Hilfsfeogen auf eise Tsmperatus¹

wird, /für d@sü@a losisation) wobei

^ das =iacö6

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Eine soles© Arbeitsfolge aowi© solche Beteiebsbediagungexi gestatten es, optimal Werte der Parameter zur Plasmaerzeugung vor dem elektrodennahen Saum auszuwählen. ^Ein solches Plasma

/7
ergibt eine Leitfähigkeit des elekt rod annähen Raums,

die (genug eads^fux den Stromdurcligang des Hauptlicht^bogens

bei <£■ *>

Infolgedessen ist es möglich, Querschnitt flache der Elektrode^unveränder ^ . den Strom des Hauptlichtbogens ijx· weitem Bereich einzustellen« Dass das Gas zuerst ionisiert wird und erst danach ia den elektroden-

nahea Hau» des Hauptlichtbogens gelaog-fe, gewahrleistet in diesem Bereich ein© solch© Meng© Toa geladenen Teilchen,

wie fUr ä®n Stromdurchgaag d@s Hauptliohtbog©as uad ftb? die Kompensatioa des Raimladung in des? Iah© der Arbeitsfläche der Elektrode erfo^derlieh istο

Infolg@ö®@s@3a wird d@r ®l©lstrod©nna&@ Spanauagsabfall

und folglich die äug* Elektrode lb®rtragea© S^ergi® veraiaes eine

d©rt_s erfolgt Bss®stralisierusg des elektrodenaahen

Baumes ₉ äoho QiM da® Ersehemuag ö©r gnsasmeadrückuiig uaä die Woadoruag -won a&ti^sa Meekea beseitigt, die Temperatus-JSelstredQ "wes&iEalQst uad dadurch nimmt di® Erosion BlelstroöQ spruaghaft a"b₀

Wsiterliia staTsilisierfe di® güfmag¹ dos ioa.isiert@a Gmsea ia d©a ülektr-odsnaahaa Bereica aea Haup-SlieJat^ogea uad erhöht di® Stabilität der- Lag© d©r Lichtbogensäule _ΰ was die der Bus®

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Vorteilhaft ist bei einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens , riie ein wassergekühltes Gehäuse mit Düse und eine hohle Lie let rode aus schwerschmelzbarem Werkstoff enthält, die im Gehäuse mit Eadialspiel zur Bildung eines ringförmigen Gaskanals angeordnet ist und einen Zentralkanal aufweist,

eine Hilfselektrode mit Eadialspiel

einem <c >

zur Bildung eines ringförmigen Gaskanals aus Werkstoff vorgesehen, /_dem werkstoff der hohlen Elektrode

en^ ^N

ähnlich ist, wobei die hohle Elektrode und die Hilfselektrode so in den Stromkreis geschaltet sind, daß zwischen der hohlen Elektrode und der Hilfselektrode beim Einschalten dieses Stromkreises ein Hilfsbogen gekündet wird.

Diese konstruktive Ausführung gestattet es, eine minimale Erosion der hohlen Elektrode und der Ifiis® zu erzielen sowie ein ; Hauptlichtbogen von hoher Stabilität zu gewinnen»

Das wild dadurch ©rzielt₉ daß Ü&.B im Hilfsbogen ionisierbare Gas in den eiektrodezmahen Bai» des Haupt licht bog ens gelangt, der zwischen der bobian Elektrode und d©ra zu bear-

eine

beitenden Werkstoff gezündet wisd₀ «ad ia ihm solehe Menge you geladenen Teilchen gewährleistet„ w.i© tüs des Steoadurchgang des Hauptlichtbogens «ad fite¹ <äi© Kompensation der

Baumladung in der Nähe der lEboitsfläeh© der hohlen Elektrode erforderlich ist.

CD AJL =>

wasd des ©I©fets©d®aa.ah© Spaaawagsabfall öjaet daait di© %os aohA©a Elektrode tib@rt2?ag®a© &aes?gi©

ΘΧΧ1Θ

derfe» erfolgt . Deseafcsalisiesusg iron aktiven Fleckeas, nimmt die Stromdichte aa &®% Gbosfiäoh© des hohlen Elektrode ab und wird di© Temperatur diosss¹ Eloktrod© iiad folglich, di© Eso= sioa der Elelstrod© spEuaghafia h©safeg©s©tgt_o lußerdsm bsoaat der Haw.pt lieht bog @a astabil und di© Plasmasäiil© ist dureh

Dabei Täleibt di© Diis© souoial b@i® liase

als am

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da d©s Hilfsb©g©a swisehe «ad Hilfsel®ktro&Q teoaato lafolgede das ia ö,©a Spalt gn?isQli®a das iaohlsa 3il g@g©b@a uisdo mit do® Hilfsbogsa aiefet ioai tisch die fetsteawag ^voa i»©pp@llielitbög©a

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Selbstverständlich ist

bei einer stromerhöhung des Haupfclichtbogens der Durchmesser der hohlen Elektrode zu vergrößern. Der Strom des Hilfsbogens, der zur Gewährleistung der erforderlichen Erwärmung stemperatur und des Ionisationsgrades des in ihn eingeführten G_asea nötig ist, soll bei Stromerhöhung des Hauptlichtbogens auch vergrößert werden. Damit die Stromdichte des Hilfsbogens an der Hilfselektrode zulässige Werte nicht übersteigt, ist der Durchmesser der Hilfselektrode zu vergrößern. Für die Hilfselektrode ist der passendste Durchmesser der» der wenigstens 0,1 des Außendurchmessers der hohlen Elektrode beträgt. Eine solche Elektrode zeigt maximale Beständigkeit im ganzen Bereich der Betriebsarten des Plasma-Lichtbogen- -Generators.

Zur Stabilisierung der Formungsbedingungen des elektrodennahen Baumes ist es zweckmäßig, den Zentralkanal der hohlen Elektrode zwischen den Arbeitsstirnseiten der hohlen und Hilfselektrode mit einem erweiterten Abschnitt, dessen

das -fache

Länge 0,1 bis 0,2 des Außendurchmessers der hohlen Elektrode von seiner Arbeitsstirnseite beträgt, und dessen Durchmesser an der Oberfläche dieser Arbbitsstirnseite 2 bis 5 Durchmesser des übrigen Teils des Zentralkanals ausmacht, zu versehen.

Der erweiterte Abschnitt kann die Form eines Kegelstumpfes

oder eines Zylinders haben.

en

Solche Modifikation der konstruktiven Aus-

en

führung schaff günstige Bedingungen zur Formung des elektro-

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dennahen Baumes · zu dessen Dezentralisierung nach dem ganzen Volumen des erweiterten Abschnitts des'Zentralkanals und folglich zur Verminderung der Stromdichte an der Oberfläche der Elektrode. Die Abreißzone der Gasströmung befindet sich im Inneren des erweiterten Abschnitts an den Stellen der sprunghaften Änderung des Profils des Zentralkanals und der Innenwinkel des erweiterten Abschnitts. Die Gesamtheit dieser Erscheinungen trägt bedeutend zur Verminderung der Zusammen-

und

ziehung des Lichtbogens im elektrodeimahen Kaum zur Verhinderung der Verschiebung des letzteren an die Kante der Stirnseite der Elektrode oder des Austritts des Lichtbogens an. die Seitenfläche der Elektrode bei.

Alle diese Faktoren tragen zu einer Senkung der Erosion

bei und
der Elektrode begünstigen die Formung der Plasmasäule und

schießen ^eiiie Doppellichtbogenbildung aus.

Zum besseren Verständnis der Erfindung

folgt nun die Beschreibuag von Ausfütaragsbeispiele n. der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen? in diesen zeigts

Fig. 1 Plasma-Licht bog en-C

gemäß "der Erfiaiäöag im schnitt}

Fig» 2 Anschluß des ©rfij

bogen-Geiieratore an die

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Fig. 3 !Elektrodenbaugruppe des Plasma-Lichtbogen-

-Generators im vergrößerten Maßstab:

gemäß Weiterbildung _f

Fig. 4· Auaführungsbeispiel/der Erfindung, bei dem die bohle Elektrode einen erweiterten Abschnitt des Zentralkanals aufweist;

Fig. 5 weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem cLie hohle Elektrode einen erweiterten Abschnitt des Zentralkanals aufweist.

Der in Fig. 1 dargestellte Plasma-Lichtbogen-Generator,

der nur zur Veranschaulichung der Haupt idee der Erfindung

einer

dient, enthält ein Gehäuse 1 mit Düse 2 und eine im Gehäuse 1 angeordnete hohle Elektrode 2 oder Katode beim Be-

vorzugsweise trieb mit Gleichstrom, die aus schwerschmeIzbaren Metallen wie Wolfram, Tantal, Niob und Molybdän mit kleinem Zuschlag ^an Emissionswerkstoffen wie Thorium- und Yttriumoxid ausgeführt ist. Die Elektrode 5 ist am Elektrodenhalter 4 montiert. Zur Ableitung der überschüssigen Wärme von der Elektrode 5t um deren Schmelz^en . zu vermeiden, ist der Elektrodenhalter aus wärmeleitendem Werkstoff, zu Beispiel aus Kupfer ausgeführt und wird mit Hilfe eines Flüssigkeitskühlers, zum Beispiel mit Wasser gekühlt. Die Kühlflüssigkeit wird über den Eintrittastutzen 5 in den ringförmigen Kanal 6 eingeführt, der ^v°n dem Kühlrohx 7 und der Innenwand ö des Elektrodenhalters 4· gebildet ist» und aus dem ringförmigen Kanal 9» der von dem Kühlrohr '/ und der Außenwand 10 des Elektrodenhalters 4 gebildet ist» über den Austrittsstutzen abgeführt.

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Die Düse 2 wird ähnlich dem Elektrodenhalter 4- mit Wasser gekühlt, darüber den Eintrittsstutzen 12 in den ringförmigen Kanal IJ gelangt, der von dem Kühlrohr 14 und der Innenwand 15 des Gehäuses 1 gebildet ist, die in die Düse 2 übergeht, dann in den ringförmigen Kanal 16 gelangt,

der von dem Kühlrohr 14 und der Außenwand 1? des Gehäuses 1 gebildet ist,^und in die Düse 2 übergeht, und das dann über den Austrittsstutzen 18 abgeführt wird«, Das üehäus e 1 mit der Düse 2 ist elektrisch von dem

Elektrodenhalter 4·, der die hohle Elektrode 3 trägt, durch

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Isolatoren isoliert.

Im Zentralkanal 20 der hohlen Elektrode 3 ist eine Hilfselektrode 21 angeordnet, die^vorL dem Elek-

einem trodenhalter 22 getragen und aus Werkstoff ausgeführt

'ist, der dem Werkstoff der hohlen Elektrode 3 ähnlich ist. Die Oberflächen der Hilfselektrode 21 und des Zentralkanals 20 bilden einen ringförmigen Gaskanal. Die Hilfselektrode wird auch mit Wasser gekühlt, das über den Eintrittsstutzen

zugeführt dem Zentralkanal 24 des Kühlrohrs 25 und über

den Austrittsstutzen 2b zum ringförmigen Kanal 26 abgeführt wird, der von. dem Kühlrohr 25 und der land 27 des Elektrodenhalters 22 gebildet ist.

Die hohle Elektrode 3 und die Hilfselektrode 21 sind

29 elektrisch voneinander durch ά,ι® Isolatoren isoliert .

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Die hohle Elektrode 3 und die Hilfselektrode 21 sind so in den Stromversorgungskreis eingeschaltet , wie

es in Fig. 2 gezeigt ist, in der der nach

Plasma-Lichtbogen-Generator der vorliegenden Erfindung und

scnematiscn.

die Speiseschaltung dieses Generators dargestellt ^sind»die ^elne

Stromquelle 30 enthält, welche mit der hohlen Elektrode 3 und der Hilfselektrode 21 zu deren Speisung sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom verbunden ist. Beim Schließen des Stromkreises der Stromquelle 30, zum Beispiel mit Hilfe des Oszillators 31 wird zwischen den Elektroden ein Hilfsbogen gezündet. Der zwischen der hohlen Elektrode 3 und dem zu bearbeitenden Metall 32 brennende Hauptlichtbojen wird von der Stromquelle 33 mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist.

V/ie aus Fig. 3 folgt, wird die Hilfselektrode 21 in der hohlen Elektrode 3 so angeordnet, daß der Abstand a zwischen den ArbeitsStirnseiten 34 und 35 der hohlen bzw. der Hilfselektrode, - in Achsrichtung einer der Elektroden gemessen —

-fache

das 0,1 bis 0,5 des Außendurchmessers D der hohlen Elektrode beträgt. Dabei hat die Hilfselektrode den Durchmesser

das -fache
d, der mindestens 0,1 des Außendurchmessers D der hohlen Elektrode beträgt.

Der Plasma-Lichtbogen-Generat or weist Kanäle für die Zufuhr in die Brennzone des Lichtbogens^von Edelgas^auf, solche wie einen ringförmigen Kanal 36 und einen ringförmigen Kanal 37t in die das Gas über die Stutzen 38 bzw. 39 gelangt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

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Der Plasma-Lic htbog en-Generator kann in Weiterbildung der Erfindung

in einigen Modifikationen ausgeführt werden, die jeweils

zur Gewährleistung niedriger Stromdichte an der Arbeitsfläche der Elektrode und zur Beseitigung der Wanderung des aktiven Flecks beitragen.

Der Zentralkanal 20 der hohlen Elektrode 3 besitzt zwischen seiner Arbeitsstirnseite 3^ und der Arbeitsstirnseite

der Hilfselektrode 21 einen erweiterten Abschnitt mit der das -fache

Länge I₉ die 0,1 bis 0,2 des Außendurchmessers D der hohlen Elektrode 3 seiner Arbeitsstimseite 3^ beträgt,. wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Der Durchmesser Dj dieses erweiterten Abschnitts beträgt an der Oberfläche der Arbeitsstirnseite 3¹^ 2 bis 5 Durchmesser d·^ des übrigen Teils des Zentralkanals 20»

Der erweiterte Abschnitt des Zentralkanals 20 kann die Form des Zylinders oder des Kegelstumpfes haben, wie es in Fig. 4- bzw. Fig* $ gezeigt ist.

Der beschriebene Plasma-Lichtbogen-Generator

kann

zum Schmelzen, und !Raffinieren von Metallen verwendet werden. Die Speisung eines solchen Generators kann von einer beliebigen Wechselstrom- oder Gleichstromquelle erfolgen, die den Generator mit entsprechender Energie versorgt.

Beim Betrieb erhält der Plasma-Lichtbogen-Generator die Speisung von der Stromquelle 3Q„ ¥or der Auslösung des Lichtbogens wird Gas in die ringförmigen Kanäle 36 und über die Stutzen 38 und 39 geleitet»Dann, wird die Stromquelle

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und der Oszillator 51 eingeschaltet und auf solche Weise der Hilfsbogen zwischen der hohlen Elektrode 3 und der Hilfselektrode 2ie^eziindefc· Das Gas gelangt über den ringförmigen Kanal 37, ^wobei es die Hilfselektrode 21 umfließt, und über den Zentralkanal 20 in den Brennbereich des Hilfsbogens und fließt aus diesem Zentralkanal in den Düsenkanal 40.

auf _dQ-

Der Stromwert des Hilfsbogens wird nicht weniger als tf,O>fache des Stromwertes des Ilauptlichtbogens eingestellt. Das erwärmte und im Hilfsbogen ionisierte Gas strömt _au_s dem

aus eine

Zentralkanal 20 der hohlen Elektrode 3 und bildet atromleitende Zone zwischen dieser hohlen Elektrode und dein zu bearbeitenden Metall, was günstige Bedingungen zur Erregung und Unterhaltung des Brennens von Hauptlxchtbogen schafft. Dann wird die Stromquelle 11 zur Speisung des Hauptlichtbogens eingeschaltet, der zwischen der hohlen Elektrode und dem zu bearbeitenden Metall beim Vorhandensein von ionisiertem

gezündet
Gas im Hilfsbogen wird.

das -fache Ohne den Stromwert des Hilfsbogens unter 0,05 vom

Stromwert des Hauptlichtbogens zu ändern, kann man den Strom des Hauptlichtbogens vergrößern oder vermindern, so daß diesem proportional - der Strom des Hilfsbo&ens eingestellt wird.

"rproDunc

Folgende Beispiele der versuchweisen des Verfahrens und der Einrichtung veranschaulichen die Vorteile im Vergleich zu dem Stand der Technik.

Beispiel 1

^£in Plasma-Lichtbogen-Generator, so ausgeführt wie es in Fig. 1 dargestellt , wurde zur Erwärmung und zum Schmelzen von Metall verwendet.

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Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zusachlag von 5% Yttriumoxid, deren Durchmesser 6 mm beträgt, wurde in einer wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit Durchmesser des Zentralkanals, (10 mm/ montiert»

Die hohle Elektrode hatte 15 mm Länge und 1600 mm

Querschnittfläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode war

gegen die
um 8 mm Stirnseite der hohlen !Elektrode zurückversetzt, Die hohle Elektrode mit der in der letzteren montierten

eines Hilfselektrode wurde im Gehäuse Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse aufweist deren Durchmesser 50 mm beträgt.

Die Stirnseite der hohlen Elektrode war um 25 mm gegen

mit einer

d^ie Düsenöffnung zurückversetzt. Argon Durchsatzvon

menge 8 l/min wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode geleitet. Das Gas . strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal und gleichzeitig damit wurde zwischen der hohlen Elektrode und dem Gehäuse mit der Düse Gas mit einer Durchsatzmenge von 120 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als Kaifod© arbeitet, und der hohlen Elektrode,, die als Anode dient,

mit einer
wurde ein Hilfsbogen . der Gleichstromstärke τοη 500 A

und Spannung von 18 Y gezündet« Dieser Hilfsbogen diente als Auslöser und Quelle für geladene Teilchen"

der _ei_ner

im elektrodemnahen Baum für den Haupfc lichtbog en _sbei Wechselstromstärke von 3000 1 und Spannung von 80 ¥ !zwischen der hohlen Elektrode und dem Sshmelzgut brannte.

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:.ΊΟ CiAP ORIGINAL INSPECTED

Dabei war die JLupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert· Nach 3 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden und der Wise zeigte keine wesentliche Zerstörung oder Erosion von Elektroden, wobei auch die Diise keiner zerstörenden Einwirkung unterworfen war.

Beispiel 2

Ein Plasma-Lichtbogen-Generator, so ausgeführt , wie in Fig. 1 dargestellt » wurde zur Erwärmung und zum Schmelz ^en von Metall verwendet.

l>ie Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3%ittriumo-

xid, deren Durchmesser 8 mm betiMg»,wurde in der wasserge-

einem kühlten hohlen V/olframelektrode mit Durchmesser des

Zentralkanals ^von 10 mm montiert. Die hohle

Elektrode hatte 18 mm Länge und 1800 mm Querschnittfläche· Die Stirnseite der Hilfseidetrode war um 12 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode zurückversetzt. Die hohle Elektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet« der

eine wassergekühlte Kupferdüse mit einem aufwies. / ^VOn ν

(Durchmesser 55 nun/

vie Stirnseite der hohlen Elektrode war um 30 mm

mit einer zur Düsenöffnung versetzt. Argon Durchsatzmenge ^von

10 l/min . wurde in den Zentralkanal der hohlen

Elektrode gegeben. Das Gas strömte, indem es die Hilfselek-

aus

trode umfloß, aus dem Zentralkanal und gleichzeitig damit wurde zwischen der hohlen Elektrode und dem Gehäuse mit

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der Düse . Gas mit einer Durchsatzmenge von 140 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als Katode arbeitete,und der hohlen Elektrode» die als Anode dient^e»wurde

einer
ein Hilfsbogen ^mit Gleichstromstärke von 500 A und der

Spannung von 18 V gezündet.

Dieser Hilfsbogen diente als Auslöser und

Quelle geladener Teilchen im &ektrodennahen Baum für

einer
den Hauptlxchtbogen bei V/echselstromstärke von 5000 A und Spannung von &'/ V, der zwischen der hohlen Elektrode und dem Schmelzgut brannte. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Der

Hauptlichtbogen brannte stabil. Der Plasma-Lichtbogen-Generalang

tor wurde ι 50 Stunden betrieben. Hach dem Abschalten des Plasma-Lichtbogen-Generators wurde eine Sichtkontrolle der Oberfläche der Elektroden und der itfise vorgenommen, hierbei zeigte sich keine merkliche . Zerstörung oder Erosion der Elektroden auch, an der. Oberfläche der Düse keine Zerstörung entdeckt^wurde^

Beispiel ,3

Ein Plasma-Lichtbogen-Generator„ so ausgeführt , wie in Beispielen 1 und 2 , wurde zum Schmelzen von Metallen verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxid, die einen Durchmesser von 12 mm aufwies,. wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanals ^von 12 mm . montiert.

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Die hohle Elektrode hatte 25 mm Länge und 2000 mm² Querschnittfläche· Die Stirnseite der Hilfselektrode wurde um 25 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode ι versetzt. Die hohle Elektrode mit einer darin eingebauten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet» der eine wassergekühlte Kupferdüse aufwies, deren Durchmesser 62 mm betrug . Die Stirnseite der hohlen Elektrode war um 40 mm

mit einen

zur Düsenöffnung versetzt. Argon Durchsatz 40 l/min wurde dem Zentralkanal der hohlen Elektrode zugeleitet.

Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal und gleichzeitig damit wurde zwischen der hohlen Elektrode und dem Gehäuse mit der Düse Gas mit einer Durchsatzmengβ von 200 l/min eingeführt. Zwischen

h
der Hilfselektrode, die als Katode arbeitet, und der hohlen

Elektrode, die als Anode dient, wurde ein Hilfsbogen bei ^ei ner Gleichstromstärke von bUÜ A und opannung von lö V

einer

gezündet. Danach wurde der Hauptlichtbogen bei 'tfechselstromstärke von 6000 A und - Spannung von 100 V gezündet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Nach 50 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden und der Düse zeigte keine wesentliche Zerutörung oder Erosion der Elektroden ^und während an der Oberfläche der Düse keine zerstörenden Einwirkung des Bog ens ent deckt .^mr de)

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Beispiel 4
Ein Plasma-Lichtbog en-Generator, : so ausgeführt *

wie in Fig. 1 dargestellt, Jedoch mit einer hohlen

versehen, Elektrode, Hie in Fig. 4 gezeigt,. wurde zum Schmelzenj von Metall verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxid, die einen Durchmesser von 8 mm aufwies, wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanals von 10 mm montiert. Die hohle Elektrode mit 50 mm Außendurchmesser hatte einen erweiterten Abschnitt, der 30 mm Durchmesser und 8 mm

te. P

Länge hat. Die hohle Elektrode hatte 18 mm Länge und 18CX) mm Querschnittfläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode war um 12 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode versetzt.

Die hohle Elektrode mit der darin eingebauten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse aufwies, deren Durchmesser 55 mm beti^g . Die Stirnseite der hohlen Elektrode war um 30 mm

zur Düsenöffnung versetzt. _t Argon, dessen Durchsatz 18 l/min betrug , wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode geleitet. Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal aus. Zwischen der hohlen Elektrode und der Düse wurde das Gas mit einer Durchsatzmenge von 150 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als Katode arbeitet, und der hohlen Elektrode, die als Anode

einer diente,wurde der Hilfsbogen mit Gleichstromstärke von

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. ₂₄ , 230Ö33Q

240 A und Spannung von 18 V gezündet. Danach wurde

mit einer
der Hauptlichtbogen Wechselstromstärke von 4000 A und Spannung von 83 V gezündet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Nach 3 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Unteisuchung der Elektroden und der Düse zeigte keine merkliche Zerstörung oder Erosion der Elektroden, und die Oberfläche der war

Düse keiner zerstörenden Einwirkung des Bogens ausgesetzt.

Beispiel 5
Ein Plasma-Lichtbogen-Generator, so ausgeführt »

wie in Fig. 1 dargestellt , jedoch mit einer hohlen

versehen,

Elektrode, ie in Fig. 4 gezeigt» wurde zum Schmelz en von Metallen verwendet.

Die Hilfselektrode aus wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxid, die einen Durchmesser von 6 mm aufw ies, wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanals ^von· 10 mm montiert. Die hohle Elektrode mit 45 mm Außendurchmesser besaß einen erweiterten Abschnitt, der 20 mm Durchmesser

te.

und 5 n™ Länge hat Die hohle Llektrode hatte 15 mm Länge und 1600 mm² Querschnittfläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode war um 8 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode

versetzt. . ui_e hohle Elektrode mit der darin montierten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse mit 50 mm Durchmesser auf-

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, , .„_; BAD ORIGINAL

wies. Die Stirnseite der hohlen Elektrode ^war um 25

mit einer

zur · Düsenöffnung versetzt. Argon Durchsatzmenge von 8 l/min wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode geleitet. Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal aus. Zwischen der hohlen Elektrode und der Düse wurde das Gas mit einer Durchsatzmenge von 120 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als Katode arbeitet^ und der hohlen Elektrode,

mit einer

die als Anode dient& wurde der Hilfsbogen Gleichstromstärke Ton 300 A und Spannung von 18 Y gezündet» Danach

mit einer
wurde der Hauptlichtbogen Wechselstromstärke von 3000 A und der Spannung von 80 If gezündet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektxoden elektrisch isoliert. Nach. 3 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden und der Düse zeigte keine wesentliche Zerstörung oder Erosion der Elektroden ^und . die

war
Düse keinur zerstörenden Einwirkung de§ Bogens unterworfen .

Beispiel 6

Plasma-LichLtbogen-Geaeratox'i so ausgeführt »

wie in Figo 1 dargestellt« jedoch _Λ±% einer hohlen Eleic-

versehen„
trode^ vd@ in JPig_e 4 gezeigt? wurde auffi Schmelz en von. Metall verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxidt deren Durchmesser 12 mm ausmacht^ wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser

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des Zentralkanals von 16 mm . montiert. Die hohle Elektrode» d€ en Außendurchmesser 60 mm betiug , hatte einen erweiterten Abschnitt, der 55 mm Durchmesser und 11 mm Länge aufw ies. Die hohle Elektrode hatte 25 mm Länge und 2000 nmr Querschnittflache. Die Stirnseite der Hilfselektrode wurde um 25 mm zur · Stirnseite der hohlen Elektrode versetzt.

Die hohle Elektrode mit der darin montierten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse mit einem Durchmesser von 62 mm aufwies. Die Stirnseite der hohlen Elektrode war um 40 mm

mit einer zur Düsenöffnung versetzt. Argon Durchsatz-

von
menge 40 l/min wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode geleitet. Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal. Zwischen der hohlen Elektrode und der Düse wurde das Gas mit einer Durchsatzmenge von 200 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die

h
als Katode arbeitet^ und der hohlen Elektiode, die als Anode

mit einer

diente wurde der Hilfsbogen Uleichstromstärke von 500 bis 500 A und . Spannung von 18 1 gezündet. Danach

mit einer
wurde der Haupclichtbogen Wechselstromstärke von 5000 A und Spannung von ö'/ W gesundet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Nach 5 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden und der Mise ztigue keine wesentliche Zerstörung oder Erosion der Elektroden, und die Küse^einer zerstörenden Einwirkung unterworfen.

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Beispiel 7
Ein · Plasma -Lichtbogen-Generat or, so ausgeführt ,

wie in Fig. 1 dargestellt , jedoch mit einer hohlen

versehen,

Elektrode, ¹Ie in Fig. 5 gezeigt * wurde zum Schmelz en von Metall verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxid, die einen Durchmesser von 6 mm aufwies,, wurde in der wassergekühlten hohlen Wolfxamelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanalc ^von 10 mm montiert. Die hohle Llektrode mit 45 mm Außendurchmesser hatte einen erweiterten Abschnitt, der 20 mm .Durchmesser und 5 ^aa. Länge aufwies. . Der erweiterte Abschnitt wurde als gerader Kreiskegelstumpf mit Mantellinien ausgeführt, die so gerichtet sind, daß bei deien Verlängerung sie eine Kegelspitze mit einem Winkel von 1oo bilden . Die

hohle Llektrode hatte 15 am Länge und 1600 mm Querschnittfläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode war um 8 mm zur Stirnseite der hohlen Llektrode versetzt. , Die hohle Elektrode mit einer darin montierten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet,das eine wassergekühlte Kupferdüse mit 50 mm Durchmesser aufw^ies* Die Stirnseite der hohlen Llektrode ^war um 25 mm ^zur Düsenöffnung

mit einer von

versetzt» Argon Durchsatzmenge 20 l/min wurde dem Zentralkanal der hohlen Elektrode zugeleitet» Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal. Zwischen der hohlen Elektrode und der Wise wurde das Gas mit einer Durchsatzmenge von I50 l/min eingeführt.

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h Zwischen der Hilfselektrode, die als Satode arbeitet^ und der hohlen Elektrode, die als Anode diente wurde der Hilfsbogen einer Gleichstromstärke von 120 bis 200 A und Spannung von 18 V gezündet. Danach wurde der Hauptlichtbogen mit einer Wechselstromstärke von 2000 A und Spannung von 78 V gezündet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Nach 3 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden zeigte keine wesentliche Zerstörung oder Erosion ^¹* Elektroden und «.

war

die Düse keiner zerstörenden Einwirkung unterworfen .

Beispiel 8
Ein Plasma-Lichtbogen-Generator, eo ausgeführt »

wie in Fig. 1 dargestellt , jedoch mit einer hohlen

versehen, Elektrode wie in fig. 5 gezeigt* wurde zum Schmelzen von Metall verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von *>% Yttriumoxid, die einen .Durchmesser von 8 mm aufw^ies» wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanals von. 12 mm montiert. Die hohle Elektrode mit . 50 mm Außendurchmesser hatte einen erweiterten Abschnitt, der 30 mm Durchmesser und 8 mm Länge aufw ' Der erweiterte Abschnitt wurde als gerader Kreiskegelstumpf mit . Manbellinien ausgeführt, die

in der Verlängerung eine Kegelspitze mit einem Winkel " von 14o° bildeten. . . Die

hohle Elektrode hatte 18 mm Länge und 1800 anm² Quexschnitt-

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_OQ 290033Q

fläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode war um 12 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode versetzt. ^₆ hohle Elektrode mit der darin montierten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse mit 55 mm Durchmesser aufwies . Die ütirnseite der hohlen Elektrode war um 30 mm zur Düsen-

mit einer öffnung versetzt. Argon ^TJurchsatzmenge von

25 l/min wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode

leitet.
ge Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal. Zwischen die hohle Elektrode und die Düse wurde das Gas einer austretenden Gasmenge von 180 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als

h
Katode arbeitet«; und der hohlen Elektrode, die als Anode

mit einer diente wurde der Hilfsbogen * Gleichstromstärke von 60 A und Spannung von 18 V gezündet. Danach wurde der Hauptlichtbogen üechselstromstärke von 1000 A und

Spannung von 75 V gezündet. Dabei war die Kupferdüse die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Nach 5 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden zeigte keine wesentbliche Zerstörung oder

war Erosion von Elektroden, und die Düse keiner zerstörenden

Einwirkung unterworfen.

Beispiel 9
Ein Plasma-Lichtbogen-Generator, : so ausgeführt ,

wie in Fig. 1 dargestellt» derfdoch ■ _m^ einer hohlen Elek-

versehen, trode, die in Fig. 5 gezeige , wurde zu ^mSchmelz^en von

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Metall verwendet.

Die Hilfselektrode aus Wolfram mit Zuschlag von 3% Yttriumoxid, die einen Durchmesser von 12 mm aufwies, wurde in der wassergekühlten hohlen Wolframelektrode mit einem Durchmesser des Zentralkanals von 16 mm montiert. Die hohle .Elektrode mit 60 mm Außendurchmesser hatte einen erweiterten Abschnitt, der 55 mm Durchmesser und 11 mm Länge aufweist. Der erweiterte Abschnitt war · als gerader Kreiskegelstumpf mit Mantellinien . ^

deren Verlängerung eine Kegelspitze mit einem Winkel von 16o° bildeten. . Die

hohle Elektrode hatte 23 mm Länge und 2000 mm Querschnittfläche. Die Stirnseite der Hilfselektrode ^war um 25 mm zur Stirnseite der hohlen Elektrode versetzt. Die hohle Elektrode mit der darin montierten Hilfselektrode wurde im Gehäuse des Generators angeordnet, der eine wassergekühlte Kupferdüse von 62 mm Durchmesser aufwies. Die Stirnseite der hohlen Elektrode ^war ■-. um 40 mm ^zur Düsenöffnung *

mit einer
versetzt. . Argon Durchsatzmenge von 40 l/min

wurde in den Zentralkanal der hohlen Elektrode geleitet. Das Gas strömte, indem es die Hilfselektrode umfloß, aus dem Zentralkanal. Zwischen der hohlen Elektrode und der Düse wurde das Gas mit einer Durchsatzmenge von 200 l/min eingeführt. Zwischen der Hilfselektrode, die als Katode arbeitet^ und der hohlen Elektrode, die als Anode diente^ wurde der

mit einer
Hilfsbogen Gleichstromstärke von 300 bis 600 A und

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. Spannung von 18 7 gezündet. Danach wurde der Hauptlicht-

nwiit einer
bogen - Wechselstromstärke -. ι von 6OCX) A und Spannung von 100 V gezündet. Dabei war die AupfexdU.se die ganze Zeit von den Elektroden elektrisch isoliert. Hach 3 Stunden wurde der Lichtbogen gelöscht. Die Untersuchung der Elektroden zeigte keine wesentliche Zerstörung oder Erosion

war .

der .elektroden und die Düse keiner zerstörenden Einwirkung unterworfen .

Die oben beschriebenen Beispiele zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren es gestattet» im weiten Bereich die Leistung des Plasma-Lichtbogen-Generators bei einer und derselben Elektrode zu ändern. Dabei ist die Jürösion der Elektrode kleiner als bei den bekannten Verfahren kei Gewährleistung der erforderlichen Stabilität des Brennens des Lichtbogens.

Die Senkung der Erosion der Elektrode gestattet es, die Lebensdauer und Betriebssicherheit des Plasma-Lichtbogen- -Generators bedeutend zu erhöhen sowie die Güte der Behandlung

von
durch Vermeidung Verunreinigungen -in den zu bearbeitenden Metallen zu verbessern.

Außer der beschriebenen Speisung des Hilfsbogens mit Gleichstrom mit normaler Polung kann die Vorrichtung

mit Gleichstrom umgekehrter Polung und mit Wechselstrom Speisung sowohl des Hilfsbogens als auck des Hauptlichtbogens betrieben werden»

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Claims

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Verfahren zur Plasmaerzeugung in einem Plasma-Licht bogen-Generator » ^{bei dem} · im Arbeitsgasstrom zuerst ein Hilfsbogen und dann ein Haupt lichtbogen gezündet w i-rd» dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor der Zufuhr in den elektrodennahen Baum des Hauptlichtbogens im Hilfsbogen auf ©ine Temperatur erwärmt wird, <£ür dessen Ionisation genügende^ wobei der

auf
Stromwert des Hilfsbogens mindestens 0,05 des Stromwertes

des Hauptlichtbogens eingestellt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l,^^e ein wassergekühltes Gehäuse mit Düse und eine höhle Elektrode aus schwerschmelzbarem Metall enthält, welche einen Zentralkanal aufweist und im Gehäuse mit üadialspiel zur Bildung einus ringförmigen Gaskanals ange« ordnet ist, dadurch. gekennzeichnet, daß im Zentralkanal (20) der hohlen Elektrode (3) eine Hilfselektrode (21) mit kadialspiel zur Bildung eines

einem
ringförmigen Gaakanals (36) aus Werkstoff untergebracht isb, der dem Werkstoff der hohlen Elektrode ähnlich ist, wobei die hohle Elektrode (3) und die Hilfselektrode (21) so in den Stromkreis geschaltet sind» ^da^ zwischen der hohlen Elektrode und der Hilfselektrode beim Einschalten dieses Stromkreises ein Hilfsbogen gezündet wird.
3» Vorrichtung nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstirnseiben (34- und 35) der hohlen Elektrode (3) bzw. der Hilfselektrode (21)

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das in einem Abstand voneinander liegen, der 0,1 bis 0,5 "^{racüe des} Außendurehmessers der hohlen Elektrode beträgt in Achsrichtung einer der Elektroden gemessen ·
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode (21) einen

das -fache

Durchmesser hat, der mindestens 0,1 des Außendurchmessers der hohlen Elektrode (3) beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Zentralkanal (20) der hohlen Elektrode (3) zwischen den Arbeitsstirnseiten (34 und 35) der hohlen elektrode (3) bzw. der Hilfselektrode

das

(21) einen erweiterten Abschnitt, dessen Länge u,l bia 0,2"^faclie des Außendurchmesiiers der hohlen Elektrode (3) von seiner AlbeitsStirnseite (34) ausmacht, und dessen Durchmesser an der Oberfläche dieser Arbeibsstirnseite 2 bis 5 Durchmesser des übrigen Teils des Zentralkanals (20) beträgt, aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Abschnitt des Zentralkanals (20) der hohlen Elektrode (3) zylinderförmig ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichne t , daß der erweiterte Abschnitt des Zentralkanals (20) der hohlen Elektrode (3) die Form eines Kegelsbumpfes hab.

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